Файл: Методика расчета сил и средств при тушении пожаров на объектах азс.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.11.2023
Просмотров: 237
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
31
Горючая среда внутри технологических аппаратов, ёмкостей и коммуникаций, в которых обращается бензин, будет образовываться в том случае, если температура рабочей среды в них будет находиться между нижним и верхним температурными пределами распространения пламени бензина.
При этом условие безопасности будет определяться следующим выражением:
(t нпв
– 10) ≤ tр ≤ (t впр
+ 15),
(2.2) где t нпр
– нижний температурный предел распространения пламени, ºС; t
впр
– верхний температурный предел распространения пламени, ºС; t
р
– рабочая температура жидкости в аппарате, ºС.
Причинами образования горючей среды при остановке технологического оборудования являются:
– поступление наружного воздуха через дыхательную арматуру при опорожнении аппаратов или через открытые люки при их разгерметизации;
– неполное удаление из аппаратов горючих веществ;
– негерметичное отключение аппаратов от трубопроводов с горючими веществами. При этом горючие вещества через неплотности будут попадать в аппарат, и образовывать в смеси с воздухом горючую смесь.
Проведем анализ пожарной опасности веществ обращаемых в технологических аппаратах и сведем в общую таблицу 1
32
Таблица 1 – Анализ пожарной опасности аппаратов
Наименование аппаратов и обращающихся в них горючих веществ
На ли чи е п
аровоз душн ого прос тра нс тва в ап па ра те
Р
абоча я т ем пе ра тура в а пп ара те
, 0С
Температурные пределы воспламенения
Вывод о возможности образования горючей среды нижний верхний
1 2
3 4
5 6
Бензовоз есть
30
– 45 24
Взрывоопасная концентрация образуется после слива топлива.
Топливный резервуар есть
15
– 45 24
При неподвижном хранении пожарная опасность отсутствует т.к. ВОС не образуется. ВОС образуется при большом и малом дыхании.
Резервуар аварийного слива есть
15
– 45 24
Взрывоопасная концентрация не образуется. ВОС образуется при аварийном сливе топлива
Трубопроводы линии наполнения нет
15
– 45 24
Взрывоопасная концентрация не образуется
Трубопроводы линии деаэрации да
15
– 45 24
При неподвижном хранении пожарная опасность отсутствует т.к. ВОС не образуется. ВОС образуется при малом дыхании.
Насосы подачи топлива нет
15
– 45 24
Взрывоопасная концентрация не образуется
Вывод: Резервуары постоянно заполнены топливом на 80-95 % и концентрация паров топлива близки к насыщенным и взрывоопасная концентрация не образуется. Горючая среда может образоваться в следующих ситуациях:
33
– в трубопроводах при сливе-наливе нефтепродуктов;
– в бочке бензовоза при опорожнении;
– в резервуаре аварийного слива при аварийном сливе с бензовоза.
1 2 3 4 5 6 7
2.2.2 Расчет размеров зон взрывоопасных концентраций, при
поступлении горючих газов и паров в открытое пространство
При функционировании технологического оборудования возможны два варианта образования зон взрывоопасных паровоздушных смесей на открытой технологической площадке:
Первый вариант – взрывоопасные эксплуатационные зоны, образующиеся при нормальном функционировании технологического процесса;
Второй вариант – аварийные взрывоопасные зоны, образующиеся в результате неконтролируемого выхода ЛВЖ наружу из технологической системы.
Размеры взрывоопасных эксплуатационных зон при нормальной эксплуатации регламентированы «Правилами устройства электроустановок»
(ПУЭ). Такие зоны у наружных установок принято классифицировать как взрывоопасные класса В - Iг.
Определение зон взрывоопасных концентраций газов и паров ЛВЖ при аварийном поступлении их в открытое пространство при неподвижной воздушной среде регламентировано ГОСТ Р 12.3.047-2012 [9].
Размеры зоны (м), ограничивающие область концентраций, превышающей нижний концентрационный предел распространения пламени по горизонтали и вертикали рассчитывают по формулам, приведенным ниже.
Для паров ЛВЖ:
;
2
,
3 33
,
0 8
,
0
S
п
п
НКПР
S
НКПР
P
m
P
К
R
(2.3)
34 12
,
0 33
,
0 8
,
0
S
п
п
НКПР
S
НКПР
P
m
P
К
(2.4) где m п
- масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более 3600 с, кг;
ρ
п
- плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре, кг/м
3
;
Р
S
- давление насыщенных паров ЛВЖ, кПа;
К - коэффициент (К = τ/3600);
τ - продолжительность поступления паров ЛВЖ при испарении, с;
φ
НКПР
- нижний концентрационный предел распространения пламени
ГГ или паров, % об; т
г
- масса поступившего в открытое пространство ГГ при аварийной ситуации, кг;
ρ
г
– плотность горючего газа при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м
3
Для ЛВЖ геометрически зона, ограниченная НКПР паров, будет представлять цилиндр с основанием радиусом R
б и высотой h = Z
нкпр при высоте источника паров ЛВЖ h < Z
НКПРП
и h б
= h + Z
НКПРП
при h ≥ Z
НКПРП
Взрывоопасные зоны у наружных установок ограничиваются по горизонтали и вертикали следующими размерами:
–
3 м - от закрытых технологических аппаратов, содержащих горючие газы и ЛВЖ;
–
5 м - от места выброса взрывоопасных и горючих веществ из предохранительных и дыхательных клапанов;
–
8 м - от резервуаров с ЛВЖ и газгольдеров, а при наличии обвалования — в пределах всей площади внутри обвалования;
–
20 м - от мест открытого слива и налива ЛВЖ на эстакадах.
В этих зонах принимаются все меры по исключению появления источника зажигания, и в первую очередь – это требования к выбору электрооборудования.
35
2.2.3 Оценка возможности образования горючей среды при выходе
веществ наружу из технологического оборудования, образующиеся при
нормальном функционировании технологического процесса
При эксплуатации технологического оборудования, в котором обращаются легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, возможно образование горючей среды при выходе этих веществ наружу. Причем выход веществ может проходить как из нормально работающего технологического оборудования, так и при его повреждении.
Это может происходить при наполнении подземных резервуаров нефтепродуктами, а также при заправке автотранспортных средств на топливораздаточных колонках.
При сливе бензина из АЦ в подземные емкости взрывоопасные концентрации могут создаваться в цистерне бензовоза и на площадке АЗС, около дыхательных клапанов. Оценим возможность их образования в самое опасное время - летнее. В летний, наиболее жаркий период года, бензин в цистерне бензовоза во время его движения в дневное время за счет солнечной радиации может нагреться до 30 0
С и более, а сама цистерна (ее верхняя часть) до +35 - 40 0
С и более [10]. Концентрация паров бензина в цистерне бензовоза при его температуре 30 0
С будет насыщенной, так как при движении бензовоза происходит взбалтывание, перемешивание.
Произведем расчет образования горючей среды при выходе веществ наружу при наливе в подземные емкости и зоны взрывоопасной загазованности.
Расчет по бензину «Регуляр-92»:
Количество выходящих паров из заполняемой бензином емкости определяем по формуле.
31
,
8314
М
T
P
V
G
s
p
P
H
б
,
(2.5)
36 где V
н
- объем поступающий в резервуар, м
3
; Vн =8 м
3
объем цистерны в бензовозе;
Р
р
- рабочее давление, Па, Р
Р
=Р
0
=1·10 5
Па;
Т
р
- рабочая температура в резервуаре, 15 + 273 = 288К;
φ
s
- концентрация насыщенного пара;
М - молярная масса бензина, кг/кмоль;
М = 98,2 кг/кмоль.
По уравнению В.П.Cучкова определяем давление насыщенного пара бензина.
,
48
,
7 1047 055
,
2 924
,
0 0443
,
0 908
,
6
exp
всп
всп
p
s
t
t
t
P
(2.6) где t всп
– температура вспышки,
0
С.
11,81568
)
37
(
48
,
7 1047 055
,
2
)
37
(
924
,
0 15 0443
,
0 908
,
6
exp
S
P
кПа,
1181568
,
0 100000 68
,
11815
s
об.доли,
876
,
3 31
,
8314 2
,
98 1181568
,
0 273 15 100000 8
б
G
кг/цикл,
Объем взрывоопасной зоны определяем по формуле:
н
б
б
вз
K
G
V
(2.7) где К
б
- коэффициент безопасности. К
б
=2;
φ
н
- нижний концентрационный предел распространения пламени, кг/м
3
. Пересчет осуществляется по следующей формуле:
100
t
н
V
М
,
(2.8) где φ = 0,96%;
0399
,
0 100 645
,
23 96
,
0 2
,
98
н
кг/м
3
,
37
р
о
р
t
Р
Р
t
V
V
273 273 0
,
(2.9) где V
t
- молярный объем пара, м
3
/кмоль;
V
0
- молярный объем паров при н.у., м
3
/кмоль.
645
,
23 1
273 273 15 4135
,
22
t
V
м
3
/кмоль
3 3
,
194 0399
,
0 2
876
,
3
м
V
вз
Размер зоны ограничивающей область концентрации превышающих
φ
нкпр для паров ЛВЖ вычисляют по формуле 2.3:
Принимаем τ =0,5 час, тогда К= 1800/3600=0,5.
V
o
- мольный объем, V
o
=22,413 м
3
/кмоль;
2
,
13 81568
,
11 15
,
4 102
,
23 96
,
0 81568
,
11 5
,
0 1501
,
3 333
,
0 813
,
0
НКПР
R
м
о
p
п
V
t
М
00367
,
0 1
,
(2.10)
15
,
4 413
,
22 15 00367
,
0 1
2
,
98
п
кг/м
3
Аналогично производим расчет по бензину «Премиум-95».
Расчет по бензину «Премиум-95».
Количество выходящих паров из заполняемой бензином емкости определяем по формуле 2.5.
По уравнению В.П.Cучкова 2.6 определяем давление насыщенного пара бензина.
11,81568
)
37
(
48
,
7 1047 055
,
2
)
37
(
924
,
0 15 0443
,
0 908
,
6
exp
S
P
кПа,
1181568
,
0 100000 68
,
11815
s
об.доли,
679
,
3 31
,
8314 2
,
93 1181568
,
0 273 15 100000 8
б
G
кг/цикл.
38
Пересчет осуществляется по следующей формуле 2.8:
0378
,
0 100 645
,
23 96
,
0 2
,
93
н
кг/м
3
,
645
,
23 1
273 273 15 4135
,
22
t
V
м
3
/кмоль,
3 1292
,
190 0387
,
0 2
679
,
3
м
V
вз
Размер зоны ограничивающей область концентрации превышающих
φ
нкпр для паров ЛВЖ вычисляют по формуле 2.3:
4786
,
13 81568
,
11 025
,
4 102
,
23 96
,
0 81568
,
11 5
,
0 1501
,
3 333
,
0 813
,
0
НКПР
R
м,
025
,
4 413
,
22 15 00367
,
0 1
2
,
93
п
кг/м
3
,
Как видно из расчетов показатели бензинов «Регуляр-92» и «Премиум-
95» практически одинаковы, но с учетом более высокой опасности и выхода постановления Правительства РФ от 27.02.2008 №118, об утверждении
Технического регламента «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, для реактивных двигателей и топочному мазуту», все расчеты будем производить по бензину «Премиум-
95».
Расчет концентрации паров бензина при открывании горловины автоцистерны
При открывании крышки горловины автоцистерны некоторая часть паров бензина выйдет наружу, так как избыточное давление в свободном пространстве будет немного выше атмосферного 30 - 55 кПа. Определим количество этих паров и объем, в котором может образоваться локальная концентрация паров бензина около горловины цистерны бензовоза при открывании крышки. Определим количество паров бензина, выходящих наружу: